Helpt noord-zuid aanpassing van dieren ook bij klimaatverandering?

"Kunnen dierenpopulaties zich aanpassen aan klimaatverandering door genetisch te gaan lijken op zuidelijkere populaties?" Dat vraagt ecoloog Natalie van Dis zich af. Kennis hierover kan duiden welke populaties het meest gevaar lopen door het veranderende klimaat. Van Dis krijgt nu een Veni-beurs van NWO om dat de komende drie jaar bij het NIOO uit te zoeken.

Veel soorten kunnen zowel in het koude noorden leven als in het warme zuiden. In deze soorten zie je genetische verschillen die de dieren helpen om zich aan de warmere of juist koudere omstandigheden aan te passen. Van Dis gaat onderzoeken of dezelfde genen die verschillen tussen noordelijke en zuidelijke populaties ook relevant zijn voor de aanpassing van dierenpopulaties aan klimaatverandering in de loop van de tijd.

Unieke lange termijn

Om deze 'ruimte-voor-tijd' (verschil in locatie in plaats van verschil in de tijd) aanname te testen, maakt ze gebruik van unieke lange-termijn data van het NIOO over wintervlinders. "Het NIOO monitort namelijk al sinds 1994 jaarlijks wintervlinderpopulaties in vier Nederlandse bossen," legt Van Dis uit. De kleine wintervlinder is een van de weinige soorten waarvan aangetoond is, dat ze zich hebben aangepast aan klimaatverandering. Als de aanname klopt, dan kunnen onderzoekers de resultaten van dit onderzoek gebruiken om vast te stellen welke populaties het meest kwetsbaar zijn voor klimaatverandering.

Tweehonderd gelukkigen

Ecoloog Natalie van Dis is een van de 200 gelukkigen die een Veni-beurs ontvangen dit jaar. Dit is een persoonsgebonden wetenschappelijke beurs van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO), die gericht is op recent gepromoveerde onderzoekers. Zij kunnen onderzoek naar eigen keuze doen en krijgen daar maximaal 320.000 euro voor toegewezen.

Drie jaar

De beurs is een stimulans voor "avontuurlijke, talentvolle en baanbrekende onderzoekers om de komende drie jaar hun eigen onderzoeksideeën verder te ontwikkelen". De onderwerpen zijn heel divers. Bijvoorbeeld: de kwaliteit van operaties verbeteren met videoanalyse, of de wisselwerking tussen wind en vegetatie bestuderen voor het optimaliseren van weerbare kustduinen. Een ander voorbeeld is het binnen jeugdbeschermingstrajecten identificeren op welke momenten de kans op uithuisplaatsingen van kinderen het grootst is.

Van de bijna 1400 vooraanmeldingen (met uiteindelijk 469 definitieve aanmeldingen) is dit jaar ongeveer 15 % toegekend. Het onderzoek van Natalie van Dis valt onder de 66 succesvolle projecten bij Exacte en Natuurwetenschappen.

Wat weten we al?

Van Dis voerde eerder haar promotie-onderzoek uit bij het NIOO en de Rijksuniversiteit Groningen. Ze promoveerde in 2023 op de snelle aanpassing van de wintervlinder aan klimaatverandering. In december van dat jaar ontving ze voor haar onderzoek de Dissertatieprijs van de Nederlandse Entomologische Vereniging.

Van Dis: “Door de warme winters kwamen de eitjes van de wintervlinder te vroeg uit, op het moment dat de bladknoppen in de bomen nog dicht zaten. Daardoor hadden de rupsen geen voedsel. Onder deze enorme druk heeft de wintervlinder zich door de jaren heen genetisch aangepast. De eitjes zijn nu een stuk minder temperatuurgevoelig en komen uit op het moment dat er ook daadwerkelijk voedsel aanwezig is. Voor mij was de grote vraag: hoe kon de wintervlinder zich zo snel aanpassen aan klimaatverandering?”

De conclusie van het onderzoek was dat vier factoren hoogstwaarschijnlijk een rol speelden bij de snelle evolutie van de wintervlinder:

1. De enorme genetische variatie onder de wintervlinders;
2. De hoge populatie-aantallen;
3. Het te vroeg uitkomen van de eitjes leidde tot minder succes voor de populatie wintervlinders;
4. Veel betrokken genen, wat de kans vergrootte dat er genetische variatie ontstond. Genen betrokken bij het opvangen en verwerken van omgevingssignalen spelen hierbij waarschijnlijk een bijzonder grote rol.

Inspiratie voor ei-onderzoek

In april dit jaar kende NWO ook een aanvraag toe in de Open Competitie ENW-M voor een vervolgproject gebaseerd op het promotieonderzoek van Van Dis. Deze subsidies zijn bedoeld voor vernieuwend, fundamenteel onderzoek van hoge kwaliteit en/of wetenschappelijke urgentie. Afdelingshoofd Dierecologie Marcel Visser van het NIOO coördineert dat vervolgonderzoek samen met Maurijn van der Zee van het Leiden Universiteit Institute of Biology. Dit project kijkt naar meer insecten die net als de wintervlinder overwinteren als ei in een steeds warmere wereld. Vooral met dit type insecten gaat het slecht, doordat ei-ontwikkeling sterk afhangt van de omgevingstemperatuur. Hoe warmer het is, hoe sneller de ei-ontwikkeling gaat. Ze gaan onderzoeken welke genen dat bepalen. Door wilde populaties te onderzoeken van wel 12 soorten insecten gaan ze achterhalen of dezelfde genen een rol spelen in verschillende soorten insecten. En of er variatie in deze genen aanwezig is: dat is bepalend voor hun aanpassingsvermogen.

Samen zullen deze onderzoeksprojecten meer duidelijkheid opleveren hoe goed insecten (en andere dieren) zich kunnen aanpassen aan de snelle klimaatverandering die onze planeet ondergaat.